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非线性化学指纹图谱技术用于乳品检测的方法研究

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非线性化学指纹图谱技术用于乳品检测的方法研究

作者：王世鹏陕西科技大学

学位级别：硕士

随着社会的不断进步,人们对乳品的需求量与日俱增,但是-些有关乳品安全事件的发生使得国人对本国乳品丧失信心,争相高价购买国外乳品的现象已成常态,建立健全国内检测体系迫在眉睫。本文所用的非线性化学指纹图谱技术作为一种新型技术... 详细信息

随着社会的不断进步,人们对乳品的需求量与日俱增,但是-些有关乳品安全事件的发生使得国人对本国乳品丧失信心,争相高价购买国外乳品的现象已成常态,建立健全国内检测体系迫在眉睫。本文所用的非线性化学指纹图谱技术作为一种新型技术已越来越受到广泛的关注。本文主要包括以下几个方面：(1)简要介绍了食品行业安全现状、奶业发展状况及存在的质量问题和目前常用的一些安全监测方法。重点介绍了几种常见的典型非线性化学反应体系类型及各个反应的原理、各基元反应的过程,并阐述了目前非线性化学指纹图谱技术在食品药品检测中的应用现状。(2)系统分析了本论文采用的非线性化学指纹图谱技术," H++Fe2+BrO3-+CH2 (COOH) 2"体系的基本原理,进一步推演非线性化学反应中化学动力学E-t关系式,即推导出工作电极电位(E/V)与反应进行时间(t/s)的函数关系式。随后,分别介绍了系统相似度、欧氏距离d(x,y),夹角余弦cosa和相关系数r等几种常用的计算指纹图谱相似度的方法,并相互进行比较分析优劣,最终选择系统相似度作为非线性化学指纹图谱相似度计算的方法。(3)对本论文采用的电化学反应体系进行条件优化。首先从检测样品用量、温度、体系试验试剂的浓度等影响因素入手进行单因素条件实验,进而在单因素试验的基础上通过响应面实验,选定温度(40℃、45℃和50℃)、硫酸浓度(0.75mol/L、1.0mol/L和1.25mol/L)、内二酸浓度(0.75mol/L、***/L 和 1.25mol/L)溴酸钠浓度(0.6mol/L、0.8mol/L和***/L)进行四因素三水平实验。最终得到的最佳实验条件是搅拌速率为800r/min、检测样品用量为1.0g、温度为48℃、硫酸浓度为1.15mol/L、丙二酸浓度为1.0mol/L、溴酸钠浓度为0.8mol/L、硫酸亚铁浓度为0.1mol/L。选取四种奶粉样品,利用非线性化学指纹图谱技术在优化所得的条件下讨论图谱的重现性,结果是同一样品的图谱具有很好的重现性,系统相似度≥0.9783,且不同样品间的图谱相似度≤0.8578,呈现较低的水平,说明该技术可以应用于鉴别奶粉的样品种类,并且检测方法简单、用时短、结果可靠,能满足实际需要。(4)采用非线性化学指纹图谱分析技术体系对羊奶粉中掺入牛奶粉进行研究。根据Matlab分析所得图谱得到特征可量化参数信息,结合已知的掺杂量,进行二元线性回归拟合,构建出该条件下此类乳粉掺杂群集成分定量分析的通用模式,判断乳粉掺假与否进而计算出掺杂量。两种羊奶粉中掺杂牛奶粉所得线性方程分别为Y诱＝-21.99x+252.15,R2=0.9991;Y诱=-20.87x+272.63,R2=0.9986,同时经计算该方法的检出限为1.0×10-4g/g～1.3×10-4g/g,并且验证结果证明其方法可行,具有较高的准确度和精密度。(5)采用非线性化学指纹图谱分析技术,研究在C、D两种乳粉中掺假单一成分淀粉的鉴别及定量分析中的应用。通过拟合出图谱参数的定量信息与掺假量之间的线性关系,得到的线性方程分别为Y诱=-48.792x+243.06,R2＝0.9945;Y诱=-96.896x+264.3,R2=0.9969;并以此判断乳粉掺假与否、计算出待测样品中的掺假量。最后对非线性化学指纹图谱技术对乳粉掺假分析的结果进行了验证讨论,计算出该方法检出限为1.1×10.4g/g～1.3×10-4g/g,验证结果证明其方法可行,并且有较高的准确度和精密度。

关键词：非线性化学指纹图谱分析技术乳品掺杂定量

非线性化学指纹图谱结合模式识别方法在食品鉴别方面的应用研究

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非线性化学指纹图谱结合模式识别方法在食品鉴别方面的应用研究

作者：李永玲西南大学

学位级别：硕士

古人云,民以食为天,食以安为先。但近年来,各种食品安全“门”事件持续考验着广大人民群众的承受力。假冒伪劣产品泛滥成灾,让消费者对食品安全产生了深深的担忧,广大消费者对食品的安全和质量提出了更高的要求,如何健康饮食已渐渐成为... 详细信息

古人云,民以食为天,食以安为先。但近年来,各种食品安全“门”事件持续考验着广大人民群众的承受力。假冒伪劣产品泛滥成灾,让消费者对食品安全产生了深深的担忧,广大消费者对食品的安全和质量提出了更高的要求,如何健康饮食已渐渐成为人们的关注焦点。尤其像大米及食用油等作为日常生活中大量消费的食品,其安全和质量更需要严格控制。食品等复杂生物样品的快速检测鉴别已成为政府、企业、民众关注的热点和难点,因此,迫切需要建立一种简便快速准确可靠的方法来鉴别食品的品种、质量及真伪。本文利用B-Z振荡反应,研究了不同种类的大米、咖啡、茶叶、食用油及地沟油对非线性化学振荡体系的影响,分别得到其非线性化学指纹图谱及其特征参数,在理论上研究了食品非线性化学指纹图谱的原理,并结合主成分分析、聚类分析等模式识别方法分别对食品进行种类区分、真伪鉴别及质量评估等研究,充实了非线性化学指纹图谱对食品进行鉴别分析的理论,建立了有效的非线性化学鉴别新方法。第一部分食品非线性化学指纹图谱的原理研究研究了非线性化学反应中电极电位与时间的关系及非线性化学指纹图谱的E-t表达式,利用食品作用于“Ce4++H2SO4+BrO3-+CH2(COOH)2"体系,研究了不同食品对B-Z振荡反应体系的作用机理获得食品特征非线性化学指纹图谱,提出了指纹图谱的基本信息,讨论了食品对非线性化学振荡体系的E-t曲线的影响、图谱的特征性及重现性,将模式识别方法与指纹图谱直接比较法相结合,充分利用了图谱含有丰富的定性与定量信息,对不同大米和霉米品种及质量进行了鉴别和评估。结果表明,由于不同种类或不同质量的食品中氧化性和还原性组分与自由基活性组分及其相对含量不同,对Belousov-Zhabotinsky(B-Z)振荡反应体系中各组分产生的相互影响不同,引起诱导和振荡反应各种特征参数的变化,故获得的非线性化学指纹图谱形状及特征参数有明显区别。在一定条件下,获得具有各类食品整体化学组分群集特性的非线性化学指纹图谱,可客观准确地鉴别评价各类食品品种及质量。第二部分速溶咖啡非线性化学指纹图谱及其种类和品牌区分与质量评价方法研究研究了速溶咖啡非线性化学指纹图谱,利用B-Z振荡反应体系测定了来自8个种类的64个速溶咖啡样品的指纹图谱,讨论了非线性化学指纹图谱的重现性及样品的合适用量,能更好地对食品品种和质量进行鉴别和评价。利用咖啡样品的多元化指纹特征,通过主成分分析及聚类分析等模式识别方法对其种类、品牌及质量进行评价,鉴定结果的准确可靠。该方法具有无需预处理、操作简单、成本低、分析快速及鉴定结果可靠的的优点,为准确鉴别速溶咖啡品牌及质量提供了一种快速有效的电化学方法。第三部分茶叶非线性化学指纹图谱及其品种、地理来源和发酵年份鉴别评价方法研究研究了不同品种、不同地理来源及不同发酵年份茶叶的非线性化学指纹图谱,通过B-Z振荡体系获得17个不同品种的136个茶叶样品的指纹图谱并对其进行分析。讨论了茶叶非线性化学的重现性及样品用量,利用样品图谱的多元化指纹特征,包括曲线形状及十多种特征参数,建立茶叶指纹图谱数据库。利用模式识别方法对特征参数进行聚类,能很好的将同一品种分为一类不同品种区分开来,准确率较高,且非线性化学指纹图谱技术能较全面的反应食品的群集指纹特征和整体指纹特征,并能对未知样品很好地进行预测,从而有效地对不同品种、不同地理来源及不同发酵年份茶叶的质量进行鉴别。第四部分食用油及地沟油非线性化学指纹图谱及其品牌和真伪鉴别评价方法研究收集15个不同种类食用油、15个不同来源精炼地沟油及9个掺地沟油的食用油共204个油样,分别测定其非线性指纹图谱。样品中特征氧化还原组分及其相对含量间的差异可以通过非线性化学指纹图谱更好的表现出来,利用样品图谱的多元化指纹特征,建立指纹图谱特征参数数据库。通过向反应体系中添加十二烷基苯磺酸钠(SDBS)克服了油样不溶于水、鉴别特征性差、反应重现性差及干扰图谱检测等难题。通过非线性化学振荡反应指纹图谱技术结合主成分分析等模式识别方法处理数据,结果可信度较高。该法主要优点是无需任何费时的化学处理及样品前处理,可直接进样整体检测,此外,该方法特征性强、操作简单、成本低、鉴定结果可靠性好、不受样品形态限制及在鉴别油样方面具有显著优势,较全面地反映了食用油及地沟油的组成成分及其相对含量和整体指纹特征,客观准确有效地鉴别食用油、地沟油及掺假油的品种和质量,为防止假冒伪劣、控制产品质量、保证食品安全提供了切实有效的检测手段,为农产品及复杂生物样品种类及质量评价提供了新的手段与方法。

关键词：非线性化学指纹图谱 B-Z振荡反应模式识别食品

响应性凝胶与非线性化学反应相互作用研究进展

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化学研究与应用 2009年第6期21卷 779-784页

作者：姜魏解京选路兴杰袁玲高庆宇中国矿业大学化工学院江苏徐州221008

本文综述了响应性凝胶与非线性反应动力学相互作用的研究进展,从实验及理论方面评述了pH振荡器中响应胶的振荡行为、P(NIPAAm-co-Ru(bpy)3)共聚凝胶中Belousov-Zhabotinsky(BZ)化学反应引起的膨胀-收缩振荡、行波和纳米制动器的制备及... 详细信息

本文综述了响应性凝胶与非线性反应动力学相互作用的研究进展,从实验及理论方面评述了pH振荡器中响应胶的振荡行为、P(NIPAAm-co-Ru(bpy)3)共聚凝胶中Belousov-Zhabotinsky(BZ)化学反应引起的膨胀-收缩振荡、行波和纳米制动器的制备及生理条件下凝胶自振荡行为,成为化学能向机械能转化的智能材料领域中活跃的研究方向;同时凝胶的响应性作用于非线性化学反应可控制反应动力学的分岔行为。最后对该研究领域的发展方向和应用前景进行了展望。

关键词：响应性凝胶非线性化学仿生制动器分岔

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非平衡非线性化学

化学进展 1996年第1期8卷 17-29页

作者：李如生万荣清华大学化学系

概述了非平衡非线性化学的主要研究内容和最新进展，着重介绍了各种非平衡非线性化学现象以及与之有关的非平衡态热力学理论和非线性化学动力理论；介绍一些典型的理论方法和实验手段以及涨落化学的概念；讨论了非平衡非线性化学研究的... 详细信息

概述了非平衡非线性化学的主要研究内容和最新进展，着重介绍了各种非平衡非线性化学现象以及与之有关的非平衡态热力学理论和非线性化学动力理论；介绍一些典型的理论方法和实验手段以及涨落化学的概念；讨论了非平衡非线性化学研究的意义以及与其它科学尤其是生物学的联系。

关键词：非平衡态热力学化学振荡涨落化学非线性化学

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非线性化学指纹图谱法鉴定烟草的研究

科技创新导报 2015年第28期12卷 1-2,5页

作者：丁峰佘媛媛奉周玲姚迪波湖南化工职业技术学院湖南株洲412004

该文利用非线性化学指纹图谱方法对香烟烟草进行了系统研究,获得各种香烟极具特征的非线性化学指纹图谱。发现烟草加入量可引起指纹图谱的相关参数规律变化,且符合一定的数学函数关系,其中诱导期呈多项式关系、周期呈幂函数关系、振荡... 详细信息

该文利用非线性化学指纹图谱方法对香烟烟草进行了系统研究,获得各种香烟极具特征的非线性化学指纹图谱。发现烟草加入量可引起指纹图谱的相关参数规律变化,且符合一定的数学函数关系,其中诱导期呈多项式关系、周期呈幂函数关系、振荡寿命呈线性关系,此规律可以用于对烟草成分进行定量。不同品牌的香烟具有不同的特征,此结果可以用于鉴别不同品牌香烟。结果证明,非线性电化学指纹图谱可应用于分析鉴别各种品牌香烟并进行定量分析。

关键词：非线性化学化学振荡指纹图谱分析鉴别烟草

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非线性化学研究进展

湘潭师范学院学报（自然科学版） 2008年第3期30卷 17-20页

作者：韩玉民栗志四川大学化学学院河南理工大学物理化学系河南焦作454000

从浓度场自组织和温度场自组织两个方面综述了非线性化学的研究成果,并就其发展前景提出了一些观点。

关键词：非线性化学浓度场温度场自组织

大环配合物催化的非线性化学体系设计及其应用的研究

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大环配合物催化的非线性化学体系设计及其应用的研究

作者：刘婷婷安徽大学

学位级别：硕士

在远离平衡条件下,出现的多重定态、斑图、化学混沌,化学振荡及化学波等非线性化学现象,在近三十年的时间内,引起了相关科学工作者的关注,这种宏观有序的自组织现象,在自然界中随处可见。根据耗散结构理论,特定的自组织化学体系在一定... 详细信息

在远离平衡条件下,出现的多重定态、斑图、化学混沌,化学振荡及化学波等非线性化学现象,在近三十年的时间内,引起了相关科学工作者的关注,这种宏观有序的自组织现象,在自然界中随处可见。根据耗散结构理论,特定的自组织化学体系在一定的条件下,可以演化为时空有序结构的如化学振荡,化学波以及时空斑图。本文设计了两种新的化学振荡器：BR化学振荡器(KIO3-[NiL](ClO4)2-.丙二酸-H2SO4-H2O2)和BZ化学振荡器(溴酸盐-1.4-环己二酮-[CuL](ClO4)2-H2SO4)并利用新的振荡器检测抗氧化物、研究化学斑图。两种新的振荡器的特点就体现在催化剂四氮杂大环二烯镍([NiL](ClO4)2)和四氮杂大环二烯铜([CuL](ClO4)2)。这是一类金属配合物,其配体是以含氮杂原子的环烷(烯)烃。氮杂大环中的氮原子配位能力较强,而且是具有良好配位性能的配体。并且具有卟啉环结构类似某些生物体内金属酶,因而对于生化振荡模拟研究具有重要意义。第一绪论部分主要对几种非线性化学现象进行了介绍,对这类化学现象的研究简史、发展概况,发生条件,应用机理进行了简单描述。第二部分主要研究阿魏酸对新型BR振荡体系(KIO3-[NiL](ClO4)2-丙二酸-H2SO4-H2O2)的扰动作用。催化剂四氮杂大环二烯镍的独特结构,使其在检测天然抗氧化物、模拟生物体与抗氧化剂反应方面具有重要意义。四氮杂大环二烯镍催化的化学振荡检测物质具有高灵敏度,高选择性的优点,对阿魏酸的检测范围甚至可以达到10-8mol/L。同时我们对扰动行为的影响因素进行了分析得到一个检测阿魏酸的最佳浓度,并通过循环伏安以及根据前人的经验总结出适合本实验的机理。第三部分主要研究芝麻酚对新型BR振荡体系(KIO3-[NiL](ClO4)2-丙二酸-H2SO4-H2O2)的扰动作用,芝麻酚与传统抗氧化剂相比,被证实是优良的无毒抗氧化剂。采用铂电极和参比电极实时监测BR振荡体系电极电势变化。振荡体系的抑制时间和诱导期的影响随着着加入体系的芝麻酚的量增加而越发明显,一定浓度的范围内,可建立芝麻酚浓度与抑制时间△t之间的线性关系。同时对扰动行为的影响因素硫酸,底物丙二酸,碘酸钾,过氧化氢,催化剂的含量依次改变,探究抑制时间和振荡体系中每种组分含量的关系,进行了分析得到一个检测芝麻酚的最佳浓度,并通过循环伏安以及根据前人的经验总结出适合本实验的机理。第四部分所研究的化学振荡体系是以四氮杂大环配合物[CuL](ClO4)2为催化剂构建的溴酸盐-1.4-环己二酮-[CuL](ClO4)2-H2SO4体系,利用二苯胺(DPA)作为指示剂来研究化学波,在封闭环境下,溴酸盐-1.4-环己二酮-[CuL](ClO4)2-H2SO4体系既能够产生长时间的周期振荡,又能形成化学波,是最适合研究非线性化学现象的模型之一。这种溴酸盐-1.4-环己二酮-[CuL](ClO4)2-H2SO4体系,受光微妙的影响而且不产生沉淀和气体,对时空斑图方面的研究具有重要意义。机理解释方面做了简单的尝试。

关键词：非线性化学 BR振荡体系四氮杂大环二烯镍阿魏酸芝麻酚 1.4-环己二酮化学波

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MZ-1A型非线性化学指纹图谱智能分析仪

中国仪器仪表 2010年第6期 60-62页

作者：张泰铭毛鹏飞阳小燕丁峰中南大学湖南长沙410083 湘潭市仪器仪表成套制造有限公司湖南湘潭411101

非线性化学指纹图谱分析仪是根据非线性化学反应原理,利用不同化学成分对非线性化学反应的不同影响,运用智能软件技术和检测条件优化技术,通过测定化学体系非平衡反应信号来获得表示复杂样本成分群集特征的指纹图谱,以实现其定性鉴别和... 详细信息

非线性化学指纹图谱分析仪是根据非线性化学反应原理,利用不同化学成分对非线性化学反应的不同影响,运用智能软件技术和检测条件优化技术,通过测定化学体系非平衡反应信号来获得表示复杂样本成分群集特征的指纹图谱,以实现其定性鉴别和定量分析的仪器。其用途十分广泛。

关键词：非线性化学指纹图谱智能分析仪

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胞映射技术研究非线性化学系统的性态

计算机与应用化学 2000年第4期17卷 309-314页

作者：刘信安蒋启华陶长元颜红梅黄力柳志祥重庆大学环境与化学化工学院重庆400044

用胞映射方法对典型的非线性化学动力学系统 ,例如对著名的BZ振荡反应、WR反应和Rossler反应等复杂的非线性化学动力学体系的演化过程、内在机制、吸引环和振荡行为进行了数值仿真和分析 ,结果表明 :胞映射方法能够揭示常规方法无法获... 详细信息

用胞映射方法对典型的非线性化学动力学系统 ,例如对著名的BZ振荡反应、WR反应和Rossler反应等复杂的非线性化学动力学体系的演化过程、内在机制、吸引环和振荡行为进行了数值仿真和分析 ,结果表明 :胞映射方法能够揭示常规方法无法获取的内在规律和表象 ,进一步显示了胞映射方法普适性、定量性和求解性。

关键词：胞映射非线性化学 B-Z反应化学反应动力学